細胞中的“受體”知多少

張棟梁

（江蘇省丹陽高級中學，江蘇 丹陽）

原題（2018年江蘇省學業水平測試生物學第38題）：下圖為人體激素的兩種作用機制示意圖。請據圖回答問題：

（1）圖中物質b表示_______________。

（2）由圖可知，細胞膜上的蛋白質具有催化和____________功能；不同激素的受體不同，這說明激素具有_____________性。

（3）請你根據所學知識分析胰島素發揮作用的機制是_____（填“機制Ⅰ”或“機制Ⅱ”）你推斷的理由是_________________。

該題參考答案為：（1）mRNA；（2）識別（信息傳遞）特異；（3）機制Ⅰ 胰島素是蛋白質（大分子），不能通過具有選擇透過性的細胞膜。

該題主要考查了細胞的結構、激素調節的機理、蛋白質的功能、基因的表達過程等知識點，綜合性較強，能考查學生的識圖能力、綜合運用知識等能力，區分度較高，是一道很好的題目。其中的第3小問難倒了不少同學，這表明同學們對受體的了解甚少。受體的本質是什么？它存在于細胞什么部位？如何起作用？課本上沒有明確的介紹，所以就需要教師在教學時加以適當拓展，來深化對受體的理解。

一、受體的本質

細胞生物學第4版給受體下的定義是：受體是一類能夠識別和選擇性結合某種配體（信號分子）的大分子，已經鑒定的絕大多數受體都是蛋白質且多為糖蛋白，少數受體是糖脂，還有的是糖蛋白和糖脂組成的復合物。可見，細胞中受體能識別信號分子，并且只有與信號分子特異性結合之后才能起到信息傳遞作用。

二、受體存在的部位

根據靶細胞上存在的部位，可將受體區分為細胞內受體和細胞外受體。細胞內受體位于細胞質基質或核基質中，主要識別和結合小的脂溶性信號分子，如甲狀腺激素、性激素以及該題中的受體2；細胞表面受體主要識別和結合親水性信號分子，包括分泌型信號分子（如神經遞質、多肽類激素、生長因子等）或膜結合型信號分子（細胞表面抗原等）以及該題中的受體1。

三、受體的作用機理

不管哪種類型的受體，一般至少有兩個功能域，結合配體的功能域及產生效應的功能域，分別具有結合特異性和效應特異性。受體結合特異性配體后而被激活，通過信號轉導途徑將胞外信號轉換為胞內信號，引發兩種主要的細胞反應：一是細胞內預存蛋白活性或功能的改變，進而影響細胞代謝功能的短期反應（快反應）；二是影響細胞內特殊蛋白的表達量，最常見的方式是通過轉錄因子的修飾激活或抑制基因表達的長期反應（慢反應），最后綜合效應是改變細胞的行為。

該題中第3小問：“請你根據所學知識分析胰島素發揮作用的機制是_______________（填‘機制Ⅰ’或‘機制Ⅱ’）你推斷的理由是______________________________。”學生已經具備了有關胰島素的知識，即胰島素是生物大分子，當其通過體液運輸到達靶細胞后，并不能進入細胞內部，而是識別細胞膜表面特異的胰島素受體并與之結合。這種結合引起受體結構上的變化，這種變化又引起與受體分子緊密連接的腺苷酸環化酶變構而激活。腺苷酸環化酶被激活后催化ATP轉化成環腺苷酸（cAMP），而cAMP作為第二信使再刺激或抑制靶細胞中特有的酶或反應過程，如促進葡萄糖轉運，并激活與糖原、脂質、蛋白質合成有關的酶以及促進某些基因的表達，同時抑制肝糖原的分解和非糖物質轉化為血糖從而達到降低血糖的效果。

細胞內的受體的作用機理不同于細胞膜上的受體。如類固醇激素都是小分子，能自由擴散進入細胞。激素進入靶細胞后先與細胞質中特異的受體分子結合，形成“激素—受體復合物”。這種有活性的復合物在一定的條件下（如適宜的溫度）穿過核膜進入核內，與染色質上的一種酸性蛋白相互作用，促進基因的轉錄過程。mRNA從細胞核出來進入細胞質，導致某種蛋白質（酶）的合成，從而引起這種激素的生理效應。

四、與受體有關的江蘇高考試題舉例

2016江蘇卷第26題第5小題：神經—肌肉突觸易受化學因素影響，毒扁豆堿可使乙酰膽堿酯酶失去活性；肉毒桿菌毒素可阻斷乙酰膽堿釋放；箭毒可與乙酰膽堿受體強力結合，卻不能使陽離子通道開放。上述物質中可導致肌肉松弛的有______。乙酰膽堿在這是一種興奮性神經遞質，但其與乙酰膽堿受體特異結合后應該在突觸間隙中被乙酰膽堿酯酶分解，但毒扁豆堿使該酶失活，從而乙酰膽堿得不到分解，導致突觸后膜持續興奮，引起肌肉持續收縮；肉毒桿菌毒素阻斷了乙酰膽堿的釋放，由于缺乏信號分子，從而引起肌肉松弛；而箭毒可與乙酰膽堿競爭乙酰膽堿受體的位點，而且競爭力更強，故它占據了本來屬于乙酰膽堿的位點，但其又不能引起突觸后膜興奮，故導致肌肉松弛。所以要想解答好該題，必須具備扎實的基礎知識，并加以靈活運用。

再如，2017年江蘇高考題第28題中的第6小題結合圖3分析，下列因素中可能會引發糖尿病的有___________（填下列字母）。a．體內產生蛋白M抗體；b．體內產生胰島素抗體；c．信號轉導蛋白缺失；d．胰高血糖素與其受體結合發生障礙。蛋白M就是胰島素受體，受體的本質是蛋白質，也可以成為抗原，會引起機體產生抗該受體的抗體，阻止了胰島素和胰島素受體的結合，不能完成信號轉導，從而導致糖尿病。

所以，在教學中需要對教材加以適當地拓展，準確把握高考的脈搏，來提高學生的生物學素養。